【摘 要】
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已有研究证明,接种根瘤菌不但可以改善植株氮营养状况,而且,在中性和石灰性土壤上接种根瘤菌还能够促进土壤中累积态磷的活化利用。然而,其机理研究大多停留在室内模拟试验,基于田间试验的机理研究较少。而在酸性土壤上接种根瘤菌是否能够促进土壤累积态磷的活化利用,目前仍不确定。因此,本研究分别在石灰性土壤和酸性土壤上进行大豆田间试验,通过大豆生长和产量性状分析、氮磷含量分析,以及根系和根际的指标测定,试图在田
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2017YFD0200200/2017YFD0200203);
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已有研究证明,接种根瘤菌不但可以改善植株氮营养状况,而且,在中性和石灰性土壤上接种根瘤菌还能够促进土壤中累积态磷的活化利用。然而,其机理研究大多停留在室内模拟试验,基于田间试验的机理研究较少。而在酸性土壤上接种根瘤菌是否能够促进土壤累积态磷的活化利用,目前仍不确定。因此,本研究分别在石灰性土壤和酸性土壤上进行大豆田间试验,通过大豆生长和产量性状分析、氮磷含量分析,以及根系和根际的指标测定,试图在田间条件下解析石灰性土壤上接种根瘤菌活化利用土壤磷的机理,同时,探明在酸性土壤上接种根瘤菌促进土壤累积态磷活化利用的效果并初步解析其机理。主要研究结果如下:(1)石灰性土壤田间试验中,不同磷处理对大豆生长,氮磷营养状况以及根际生理指标有影响。在初花期,与不施磷相比(P0,0 kg P2O5/hm~2),施磷80 kg P2O5/hm~2(P80)株高显著增加;在鼓粒期,接种处理下,P0处理的总根长分别比P80和P120处理(120 kg P2O5/hm~2)增加30.8%和27.9%,根表面积增加31%和39%;在鼓粒期,相比于不施磷处理,施磷处理的地上部磷浓度、根部磷浓度和根部磷含量均有增加的趋势。施磷降低了根际酸性磷酸酶活性,在不接种处理下,P120水平的根际酸性磷酸酶活性分别比P0和P80降低54%和44%。(2)石灰性土壤田间试验中,接种处理显著影响大豆结瘤性状和生长。接种根瘤菌在初花期和鼓粒期均增加了大豆根瘤数和根瘤干重。在初花期,相比于不接种处理,接种处理的株高在P80和P120水平下分别增加13.3%和12.8%;在不施磷条件下,与不接种相比,接种处理的生物量增加了42%。在鼓粒期,P0和P120水平下,与不接种相比,接种处理的生物量分别增加31%和36%。(3)石灰性土壤田间试验中,接种处理显著影响大豆氮磷营养状况、产量和品质性状。与不接种相比,接种处理的大豆植株氮含量在P0、P80、P120水平下分别增加54.9%、67.3%、55.5%,植株磷含量分别增加28%、25%、24%。由不同部位氮磷分配比例来看,接种促进了氮磷养分从茎叶和根部向籽粒的转移。在成熟期,接种根瘤菌增加了大豆亩产、单株荚数、单株粒数以及籽粒的蛋白质含量,降低了籽粒油脂含量。表明接种处理促进了大豆的生长,改善了氮磷营养状况,进而增加了产量,影响了籽粒品质。(4)石灰性土壤田间试验中,接种处理显著影响大豆根际的生理指标。在鼓粒期,相比于不接种处理,接种处理在P0、P80水平下的根际土p H值分别降低了0.1、0.25个单位。接种处理增加了根际酸性磷酸酶活性,在P0水平下,与不接种处理相比,接种处理的根际酸性磷酸酶活性增加了32%。接种处理对菌根侵染率无显著影响。表明接种根瘤菌不仅可以增强根际的酸化,还可以提高根际酸性磷酸酶活性,从而活化土壤难溶性磷,改善植物磷营养状况。(5)在酸性土壤田间试验中,接种处理在结荚期增加了大豆根瘤数和根瘤磷含量,在成熟期增加了大豆亩产、籽粒氮含量和磷含量。并且,与不接种处理相比,接种处理增加了大豆菌根侵染率。说明酸性土壤上接种根瘤菌增加大豆产量和活化土壤磷的机制与石灰性土壤有所不同,根瘤菌与菌根菌的协同互作可能起重要作用。综上所述,在石灰性土壤接种根瘤菌可以酸化根际,提高根际酸性磷酸酶活性,活化土壤难溶性磷,进而改善植株磷营养状况,达到氮磷协同,促进大豆生物量和产量增加。在酸性土壤上接种根瘤菌在成熟期增加了大豆亩产,其机制可能与根瘤菌和菌根菌的协同互作有关。
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